Katıların Basıncı Nelere Bağlıdır
kaynağı değiştir]
Sıvı basıncı, sıvının ağırlığından dolayı bulunduğu kabın her noktasına uyguladığı basınçtır. Sıvı basıncı o noktanın sıvı sütununun ağırlığı kadardır.
Yani, p = h x d x g
( Sıvı basıncı= yükseklik x yoğunluk x yer çekimi ivmesi ).
Sıvı basıncı kabın biçimine ve genişliğine bağlı değildir.
Basınç birimleri[değiştir Basınç bir yüzeye uygulanan dik kuvvetin yüzeyin birim alanına oranıdır. Bir çok fizik probleminde önemli bir değişken olarak ortaya çıkar. P simgesiyle gösterilir, türetilmiş ve skalerbir büyüklüktür, yani basıncın yönü yoktur. Basınç neden skalerdir? SI birimi N/m2 olarak da tanımlanan Pa (Pascal)’dır. Bir metrekare yüzeye kaç Newton kuvvet uygulandığı anlamına gelir. mmHg (Torr da denir), bar ve atm birimleri de kullanılır. Basıncın matematiksel modeli (formülü) şöyledir:
P = \frac{\vec{F}}{\vec{A}}Basınç uygulanan dik kuvvetle doğru, yüzey alanıyla ters orantılıdır. Kuvvet arttıkça artar, yüzey alanı arttıkça azalır.
Maddenin hallerine göre basıncın ifade edilişi değişebilir, ama her zaman anlamı aynıdır: uygulanan dik kuvvetin yüzey alanına oranı. Çeşitli araçlarla ölçülebilir.
Basınç kuvveti nedir?
Basınç kuvveti de bir yüzeye uygulanan basınçla yüzey alanının çarpımına eşittir: F = P x A. Basınç kuvveti, kuvvet olduğu için vektörel bir büyüklüktür, birimi de kuvvet birimi olan Newton (N)’dur. Basınç neden skalerdir sorusunun yanıtı aynı zamanda basınç kuvvetiyle basınç ilişkisi için de geçerlidir. Skaler olan basıncı yüzey alanı vektörüyle çarpınca basınç kuvveti vektörü elde edilir.
Basınç kuvveti vektör olduğu halde basınç neden skaler bir büyüklüktür?
Bir vektörü skaler bir katsayıyla çarparsanız başka bir vektör elde edersiniz. Aslında basınç bir katsayıdır, basınç kuvvetinin yüzey alanıyla olan ilişkisini gösterir. \vec{F}=P\vec{A}. Basınç kuvveti vektörüdür, ayrıca yüzey alanı da aslında bir vektördür, yüzeye normal (dik) olarak çizilir. Basınç kuvveti vektörünü elde etmek için yüzey alanı vektörünü çarptığımız katsayı (P) basınç olarak tanımlanır. Kuvvet vektörünün yüzey alanı vektörünün kaç katı olduğunu ifade eder (katsayıdaki birimlere de dikkat). İşte bu nedenle basınç kuvveti vektör olduğu halde basınç skaler bir büyüklüktür.
Katı basıncı nedir? Nelere bağlıdır?
Katı basıncı katı haldeki bir cismin bir başka yüzeye dokunduğunda o yüzeye uyguladığı basınçtır. Basınç bir yüzeye uygulanan dik kuvvetin yüzeyin alanına oranıdır: P = F/A. Basınç kuvveti de bir yüzeye uygulanan basınçla yüzey alanının çarpımına eşittir: F = P x A. Katı basıncı yüzeye uygulanan kuvvete ve yüzeyin alanına bağlıdır.
Katılar üzerlerine uygulanan kuvveti aynı yönde ve büyüklükte iletirler ama üzerlerine uygulanan basıncı aynı büyüklükte iletmeyebilirler. Örneğin, bir raptiyenin geniş yüzeyine uygulanan kuvvet, uygulanma yönünde sivri uca kadar değişmeden iletilir. Ama geniş uçtaki basınç yüzey büyük olduğu için az, sivri uçtaki basınç yüzey küçük olduğu için fazla olur.
Katı basıncını hesaplamak için uygulanan kuvvetin nereden geldiğini bilmek gerekir. Genellikle katı basıncından bahsederken katı bir cismin ağırlığının, cismin oturduğu yüzeye uyguladığı basınç kastedilir. Ama cismin üstüne bastırılabilir ya da cisme yukarı doğru bir miktar kuvvet uygulanabilir; bu durumlarda cismin ağırlığıyla aynı yönde uygulanan kuvvetleri de hesaba katmak gerekir.
Örneğin, yukarıdaki resimde dikdörtgenler prizması şeklindeki katı bloğun yerde duruken üç farklı durumu görülüyor.
İlk durumda yerin yüzeyine uyguladığı basınç:
P = \frac{G}{A}İkinci durumda üstüne bastırılıyor, uygulanan dış kuvvet ağırlıkla aynı yönde, bu durumda basınç:
P = \frac{G+F}{A}Üçüncü durumda ise blok yukarı doğru çekiliyor, uygulanan kuvvetin ağırlıktan daha az olduğu durumda basınç:
P = \frac{G-F}{A}Eğer üçüncü durumda uygulanan kuvvet ağırlığa eşit ya da ağırlıktan daha büyük olsaydı, basınç sıfır olurdu. (Neden? Yorumlara cevabınızı yazabilirsiniz.)
Yer çekimi olmayan yerde katı basıncı oluşur mu?
Hatırlayalım: basıncın tanımı, kuvvetin yüzey alanına oranıydı. Eğer kuvvet varsa basınç oluşur. Yer çekimsiz ortamda bir cismin ağırlığı sıfır olur, dolayısıyla ağırlıktan dolayı bir basınç oluşmayabilir. Ama cisme başka bir kuvvet uygulanırsa oluşabilir.
Katılarda basınç kuvveti sadece aşağıya doğru mu olur?
Eğer katı bir cismin üzerine başka bir kuvvet uygulanmıyorsa, katının uyguladığı basınç kuvvetinin yönü aşağı doğru olur, çünkü ağırlığının yönü aşağıya yani yere doğrudur. Bu durumda cismin yanlarına bir basınç kuvveti uygulanmaz. Ama katı bir cismi duvara doğru iterseniz, cisim duvarın yüzeyine basınç uygular. Bu durumda basıncı hep bulduğumuz gibi P = F/A formülüyle hesaplayabiliriz.
Katılarda basınç kuvveti
Katılarda basınç kuvveti katının bir başka cisme temas ettiği yüzeye uygulanan basınçla yüzey alanının çarpımına eşittir: F = P x A. Basınç kuvveti vektörel bir büyüklüktür, birimi Newton (N)’dur.
Katı basıncı günlük hayat örnekleri
Bıçaklar keskin olsun diye bilenir. Bilemek bıçağın kesen tarafının yüzey alanını küçülterek aynı kuvvetle daha fazla basınç uygulamayı sağlar. Jiletler ve neşterler yüzey alanları çok küçük olduğu için çok az kuvvet uygulayarak çok yüksek basınca ulaşmayı mümkün kılar. Kaliteli jiletler keskin olur, sakal traşı olurken yüzünüze bastırmanız gerekmez.
Raptiyeler de katı basıncının kontrol edilmesi sayesinde çalışır. Raptiyenin sivri ucunun yüzey alanı küçük olduğu için uygulanan kuvvet yüksek bir basınca neden olur. Böylece raptiye mantar panoya saplanır. Raptiyenin parmağınızı bastırdığınız yüzeyinin alanının geniş olması bu noktadaki basıncın düşük olmasını, böylece siz bastırırken raptiyenin elinize batmamasını sağlar. Çiviler ve toplu iğneler de aynı prensiple çalışır.
Ceviz kıracağı da katı basıncı kullanılarak tasarlanmıştır. İçindeki sivri uçlu iğnelerin yüzey alanları küçük olduğu için az kuvvetle yüksek basınç uygular. Böylece ceviz kırılır.
Zemin sıkıştırma makineleri yani yol silindirleri de katı basıncı prensibi kullanılarak tasarlanmıştır. Silindirin yola değen kısmının yüzey alanı çok küçüktür. Ağırlığı da yüksektir. Bu nedenle yere uyguladığı katı basıncı da yüksek olur.
Silindirin yanyana eklenmiş çemberlerden oluşur. Bu çemberlerin yere değen noktaları bir doğru oluşturur. Eğer bu çemberler matematikteki gibi mükemmel olsalardı yere değen noktalarının alanı sıfır olurdu, noktaları birleştiren doğrunun da kalınlığı ve dolayısıyla alanı sıfır olurdu. Eğer bu yol silindiri mükemmel çemberlerden oluşsaydı yere uyguladığı basınç sonsuz olurdu. Ama gerçek yaşamda mükemmel çemberler olmadığı için,yol silindirinin yere değen yüzeyinin küçük de olsa bir alanı var.
Bundan önceki örnekler yüzey alanını küçülterek katı basıncını artırmaya yönelikti. Kar ayakkabılarında amaç yüzey alanını artırarak basıncı azaltmaktır. Eğer normal ayakkabıyla derin kara basarsanız dizinize kadar gömülürsünüz. Ama kar ayakkabısının yüzey alanı geniş olduğu için ağırlığınızı yayar ve basıncı azaltır, böylece kara batmadan yürüyebilirsiniz.
Katı basıncı örnek sorular ve çözümleri
Filin ve sivri topuklu kadının uyguladığı katı basıncı
Kütlesi 4 ton olan bir fil mi yoksa kütlesi 55 kg olan sivri topuklu ayakkabı giymiş bir kadın mı yürürken yere daha çok basınç uygular?
Çözüm:
Filler yürürken hep iki ayakları aynı anda yere basar. Dolayısıyla ağırlıklarının iki ayaklarının toplam yüzey alanına oranı yere uyguladıkları katı basıncını verir.
Önce filin ağırlığını bulalım:
Gfil = mfilg
Gfil = 4000 kg x 10 m/s2
Gfil = 40000 N
Filin bir ayağının ortalama yüzey alanı:
Atek ayak = 0,025 m2
İki ayağının yüzey alanı:
A = 2 x 0,025 m2 = 0,05 m2
Filin yere uyguladığı basınç:
P_{fil}= \frac{G_{fil}}{A}P_{fil}= \frac{40000 \space N}{0,05 \space m^2}Basıncın birimi N/m2‘nin Pascal (Pa) olduğunu biliyoruz.
Pfil = 800000 Pa = 800 kPa
İnsanların, fillerin aksine, yürürken yalnızca bir ayakları yere değer, ayrıca önce topukları yere değer. Bu nedenle yürüyen kadının yere uyguladığı basıncı bulmak için, ağırlığını bir ayakkabısının topuğunun yüzey alanına bölmemiz gerekir.
Kadının ağırlığını bulalım:
Gkadın = mkadıng
Gkadın = 55 kg x 10 m/s2
Gkadın = 550 N
Sivri topuklu bir ayakkabının topuğunun alanı 2 cm2 civarıdır. Bunu m2‘ye dönüştürelim.
A = 2 cm2 = 2 x 10-4 m2
Şimdi basıncı bulalım:
P_{kadin}= \frac{G_{kadin}}{A}P_{kadin}= \frac{550 \space N}{0,0002 \space m^2}Pkadın = 2750000 Pa = 2750 kPa
Kadının yürürken yere uyguladığı basınç filinkinin yaklaşık 35 katı çıktı.
Çivili yatağın uyguladığı katı basıncı
Aşağıdaki resimdeki balon, üzerinde 100 tane çivi olan bir tahtaya bastırılmasına rağmen patlamıyor. Oysa tek bir çiviye bastırıldığında balon patlıyor. Bu durumu nasıl açıklarsınız?
Çözüm:
Bastıran elin uyguladığı kuvvet 10 N olsun.
Bir çivinin yüzey alanı yaklaşık 5 mm 2‘dir.
A1 çivi = 5 x 10-6 m2
100 çivinin yüzey alanı:
A100 çivi = 500 x 10-6 m2 = 5 cm2
Basınçları oranlarsak:
P_{1 \space civi} = \frac{10 \space N}{5 \times 10^{-6} \space m^2} = 2000 \space kPaP_{100 \space civi} = \frac{10 \space N}{5 \times 10^{-4} \space m^2} = 20 \space kPaUygulanan kuvvet 100 çivinin yüzeyine dağıldığı için basınç azalır.
Çivili yataklar da böyle çalışır. Şu video gayet güzel gösteriyor.
Basınç ile ilgili Fizik Kazanımları
Basınç ve basınç kuvveti kavramlarının katı, durgun sıvı ve gazlarda bağlı olduğu değişkenleri açıklar.
- Öğrencilerin, günlük hayattan basıncın hayatımıza etkilerine örnekler vermeleri sağlanır. Basıncın hâl değişimine etkileri vurgulanır.
- Katı ve durgun sıvı basıncı ve basınç kuvveti ile ilgili matematiksel hesaplamalar yapılmaz.
- Torricelli deneyi açıklanır ve kılcallık ile farkı belirtilir.
- Basınç etkisiyle çalışan ölçüm aletlerinden barometre, altimetre, manometre ve batimetre hakkında bilgi verilir.
- Gaz basıncında ve Pascal Prensibi’nde matematiksel hesaplamalara girilmez.
Kaynaklar
Online Fizik Kitabı:
10. Sınıf Basınç ve Kaldırma Kuvveti Sıvı basıncı > Katı Basıncı
Katı basıncı, katı cisimlerin yüzeye uyguladıkları dik kuvvete verilen isimdir. Örneğin masanın ayaklarının yere teması veya yürürken yere yaptığımız kuvvet bunların hepsi basınca örnek teşkil eder. Sıvı basıncından farklı olarak, katı basıncında cismin yoğunluğu değil ağırlığı göz önüne alınır. Her ikisinde de yoğunluk ve kütle arttıkça basınç da artar.
Katı Basıncı, günlük hayatta pek çok yerde katı basıncından yararlanırız. Bir çiviyi duvara çakarken çivinin sivri ucunun duvara kolayca girdiğini görürüz. Yani kullandığımız çivinin ucu ne kadar sivri ise o kadar kolay bir şekilde duvara saplanır. Bunun sebebi basınç ile yüzey alanının ters orantılı olmasıdır. Bununla birlikte çiviye uygulanan kuvvet artarsa çivinin duvara girmesi kolaylaşır. O zaman kuvvetle basınç arasında ise doğru orantı vardır diyebiliriz. Kısaca;
- Katı cisimlerin uyguladığı basınç daima kendi ağırlığına eşittir.
- Katı cisimlerin uyguladığı basınç, ağırlığına ve basınç uyguladığı yüzeye bağlı olarak değişir.
- Katı cismin ağırlığı ile basınç doğru orantılıdır.
- Katı cismin basıncı ile cismin dokunma yüzeyinin büyüklüğü ters orantılıdır.
Daha iyi kavramak için konuyu birkaç örnekle pekiştirelim. Basıncı artırmak için kuvveti artırıp yüzey alanını da azaltmak gereklidir. Örneğin:
- Buz pateni ayakkabılarının altında ince metal kullanılması
- Kurşun, tükenmez, renkli ve uçlu kalemlerin uçlarının sivri olması
- Araçların kış mevsiminde kış lastiği veya zincir takmaları
- Futbolda kullanılan krampon ayakkabıların altında sivri çivilerin kullanılması
- İğne, raptiye, vida ve çivi gibi malzemelerin uçlarının sivri olması
- Bıçakların uçlarının keskin yapılması
Katı basıncı azaltmak içinde kuvveti azaltıp yüzey alanını artırmak gereklidir. Örneğin:
- Binaların iskeleti olarak görev yapan kolon sayılarının artırılması
- Ördek ve penguen gibi hayvanların ayak yapılarının perdeli olması
- Fil, su aygırı gibi yüksek kilolu hayvanların ayaklarının büyük olması
- Trenlerde kullanılan tekerlerin fazla olması
- Kışın karda kullandığımız kar ayakkabılarının tabanının geniş olması
- İş makinesi ve tank gibi ağır araçlarda teker yerine palet kullanılması
Basıncın formülüne gelecek olursak, katı cisimlerde basınç; kuvvetin yüzey alanına bölümü ile elde edilir. Uygulanan kuvveti N (Newton), yüzey alanını ise m² (metrekare) olarak alırsak sonuç P (Pascal) cinsinden çıkar. Yani: N bölü m² eşittir P formülünü verecektir.
Son Güncelleme : 20.06.2023 09:35:04
Katı Basıncı ile ilgili bu madde bir taslaktır. Madde içeriğini geliştirerek Herkese açık dizin kaynağımıza katkıda bulunabilirsiniz.
2 Yorum Yapılmış "Katı Basıncı"
çok teşekkürler çok işime yaradı
İrem. 12.10.2018 20:18:40CEVAP YAZ
Hic bisey anlamadim
Orhan. 22.12.2020 20:14:57CEVAP YAZ
Santral Venöz Basınç Santral venöz basınç, vücut içerisinde bulunan torakstaki basıncı ile sağ atriyum içerisinde bulunan basıncın ölçümleri ile alakalıdır. CVB olarak bu ölçüm ile kalbin sağ tarafında bulunan ventriküllerin durumu hakkında bilgi almak için kullanılır. A...
Lastik Basıncı Lastik Basıncı, Tekerlekli araçların yol alabilmesi için geliştirilmiş olan lastiklerin doğru kullanımı çok önemlidir. Lastik takılı bulunduğu aracın daha rahat yol almasını sağlar. Seyir halindeki aracın tüm donanımlarının işleyişi kadar lastiklerin...
Lastik Hava Basıncı Tablosu Lastik hava basıncı tablosu, araçlarda kullanılan araba lastiklerinin basıncının doğru şekilde ayarlanması son derece önemlidir. Bu noktada sürüş güvenliği sağlanırken, aracın kontrol seviyesi üst düzeye ulaşır. Lastiklerin hava basıncının normal şek...
Basınç Çeşitleri Basınç Çeşitleri, Birçok gazdan meydana gelmiş olan atmosferde yer alan gazların birim alana dik şekilde etki ettiği kuvvet miktarına basınç denir. Yeryüzüne etki eden kuvvetlerin toplamının yüzey alanına bölünmesi sonucu bulunan basınç barometre ile...
Termik Basınç Termik Basınç; Gaz halinde bulunan ametal elementlerin moleküler yapıları ısı kaynaklarına yakınlaştıkça genleşirler. Bu genleşmeden Dünya Atmosferinde bulunan gazlar da etkilenir. Gaz molekülleri içine giren Güneş ısısı molekülün ısınarak genişlemes...
Alçak Basınç Özellikleri Alçak basınç özellikleri, atmosfer çeşitli gazların karışımından meydana gelmektedir. Gazlarında bir ağırlığı vardır. Atmosferdeki bütün gazların, yere uygulamış olduğu basınçların toplamına hava veya atmosfer basıncı denilmektedir. Basıncı ölçen ale...
Basınç Kuvveti Nedir Basınç Kuvveti Nedir, çoğunlukla bir yüzey üzerine kuvvet uygulandığı zaman zeminde yapacağı etki yalnızca kuvvetin büyüklüğü ile alakalı değildir. Aynı zamanda kuvvetin uygulamış olduğu basınç yüzey üzerindeki bu etkisi bazen çok büyük bazen de küçü...
Sistolik Kan Basıncı Sistolik Kan Basıncı, kalbin kanı pompalarken damar duvarında oluşturduğu, basınca kan basıncı ya da tansiyon adı verilmektedir. Kan basıncı için belirlenmiş olan normal değerler bulunmaktadır. Kan basıncı istenilen değerlerin üzerinde ise hipertansi...
Atmosfer Basıncı Atmosfer basıncı, atmosferin oluşmasını sağlayan gazların ağırlıkların cisimlerin üzerine yaptıkları kuvvet uygulamasını atmosfer basıncı adı verilmektedir. Bilindiği gibi atmosfer basıncı öncelikli olarak barometre ile ölçülür. Daha sonra milibar bi...
Nabız Basıncı Nabız Basıncı, nabız basıncı herkeste yaşanan sağlık durumudur. Vücudun kan basıncının yükselip, düşmesine tansiyon denir. Kalp vücut içinde devamlı kan üretir ve kalp günlük belirli oranda kan miktarı ile atar damar arasındaki hareketini sağlar. Kan...
Basınç Türleri Basınç Türleri; Basınç türlerine geçmeden önce basınç konusunu tanımlayalım. Basınç, birim alan başına etki eden kuvvet miktarı olarak tanımlanmaktadır. Basınca kuvvetin etkisidir de diyebiliriz. Şimdi basınç türlerini açıklayalım.Sıvı Basıncı; Bütün...
İklim Elemanları Basınç İklim Elemanları Basınç; İklim; Hava olaylarının yeryüzüne herhangi bir bölümünde ortak olarak meydana getirdikleri etkilerin uzun süre boyunca gözlemlenmesidir. İklim elemanları; sıcaklık, basınç, rüzgarlar, nemlilik ve yağıştır. İklim Elemanları Ba...
Yüksek Basınç Özellikleri Basınç Kuvveti Su Basıncı Kombi Su Basıncı Kombi Basınç Düşmesi Kan Basıncı Kan Basıncı Ölçümü Basıncı Etkileyen Faktörler Asor Yüksek Basınç Termik Yüksek Basınç Basınç Hacim İlişkisi Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı Basıncın Hal Değişimine Etkisi Basınç Yaraları Katılarda Basınç Eş Basınç Basınç Düşürücü Sıvı Basıncı Nelere Bağlıdır Santral Venöz Basınç Lastik Basıncı Lastik Hava Basıncı Tablosu Basınç Çeşitleri Termik Basınç Alçak Basınç Özellikleri Basınç Kuvveti Nedir Sistolik Kan Basıncı Atmosfer Basıncı Nabız Basıncı Basınç Türleri İklim Elemanları Basınç
Popüler İçerik
Basıncın Hal Değişimine Etkisi
Basıncın Hal Değişimine Etkisi, Birim yüzeyine etkisini dik olarak gösteren kuvvete basınç denilmektedir. Bu durumda basınç bu kuvvet maddelerini oluş...
Basınç Yaraları
Basınç yaraları, vücutta bası sonucunda meydana gelen yaralar olmaktadır. Bu yaralara eskiden ''decubitis ülser'' denmekteydi. Buradaki decubitis keli...
Katılarda Basınç
Katılarda basınç, maddeleri ağırlıklarından dolayı temas ettikleri yüzeye basınç uygular. Basınç ile birlikte kuvvet uygulandığı belirtilirken birim y...
Eş Basınç
Eş basınç, coğrafya alanında kullanılan yöntemler arasında bulunurken; bir diger ismi ise İzobar olarak tanımlanmaktadır. Hava basıncı eşit olan nokta...
Basınç Düşürücü
Basınç düşürücü, büyük su borularının içerisinde uygulanması gereken basınç düşürücü ile birlikte suyun yarattığı basıncının düşmesi sağlanır. Günümüz...
Sıvı Basıncı Nelere Bağlıdır
Sıvı Basıncı Nelere Bağlıdır, Sıvılar da katılar gibi ağırlıklarından dolayı basınç yapar ilkesini hatırlatmak gereklidir. İki gurupta yer alan cisiml...
Basınç bir yüzeye uygulanan dik kuvvetin yüzeyin birim alanına oranıdır. Bir çok fizik probleminde önemli bir değişken olarak ortaya çıkar. P simgesiyle gösterilir, türetilmiş ve skalerbir büyüklüktür, yani basıncın yönü yoktur. Basınç neden skalerdir? SI birimi N/m2 olarak da tanımlanan Pa (Pascal)’dır. Bir metrekare yüzeye kaç Newton kuvvet uygulandığı anlamına gelir. mmHg (Torr da denir), bar ve atm birimleri de kullanılır. Basıncın matematiksel modeli (formülü) şöyledir:
P = \frac{\vec{F}}{\vec{A}}Basınç uygulanan dik kuvvetle doğru, yüzey alanıyla ters orantılıdır. Kuvvet arttıkça artar, yüzey alanı arttıkça azalır.
Maddenin hallerine göre basıncın ifade edilişi değişebilir, ama her zaman anlamı aynıdır: uygulanan dik kuvvetin yüzey alanına oranı. Çeşitli araçlarla ölçülebilir.
Basınç kuvveti nedir?
Basınç kuvveti de bir yüzeye uygulanan basınçla yüzey alanının çarpımına eşittir: F = P x A. Basınç kuvveti, kuvvet olduğu için vektörel bir büyüklüktür, birimi de kuvvet birimi olan Newton (N)’dur. Basınç neden skalerdir sorusunun yanıtı aynı zamanda basınç kuvvetiyle basınç ilişkisi için de geçerlidir. Skaler olan basıncı yüzey alanı vektörüyle çarpınca basınç kuvveti vektörü elde edilir.
Basınç kuvveti vektör olduğu halde basınç neden skaler bir büyüklüktür?
Bir vektörü skaler bir katsayıyla çarparsanız başka bir vektör elde edersiniz. Aslında basınç bir katsayıdır, basınç kuvvetinin yüzey alanıyla olan ilişkisini gösterir. \vec{F}=P\vec{A}. Basınç kuvveti vektörüdür, ayrıca yüzey alanı da aslında bir vektördür, yüzeye normal (dik) olarak çizilir. Basınç kuvveti vektörünü elde etmek için yüzey alanı vektörünü çarptığımız katsayı (P) basınç olarak tanımlanır. Kuvvet vektörünün yüzey alanı vektörünün kaç katı olduğunu ifade eder (katsayıdaki birimlere de dikkat). İşte bu nedenle basınç kuvveti vektör olduğu halde basınç skaler bir büyüklüktür.
Katı basıncı nedir? Nelere bağlıdır?
Katı basıncı katı haldeki bir cismin bir başka yüzeye dokunduğunda o yüzeye uyguladığı basınçtır. Basınç bir yüzeye uygulanan dik kuvvetin yüzeyin alanına oranıdır: P = F/A. Basınç kuvveti de bir yüzeye uygulanan basınçla yüzey alanının çarpımına eşittir: F = P x A. Katı basıncı yüzeye uygulanan kuvvete ve yüzeyin alanına bağlıdır.
Katılar üzerlerine uygulanan kuvveti aynı yönde ve büyüklükte iletirler ama üzerlerine uygulanan basıncı aynı büyüklükte iletmeyebilirler. Örneğin, bir raptiyenin geniş yüzeyine uygulanan kuvvet, uygulanma yönünde sivri uca kadar değişmeden iletilir. Ama geniş uçtaki basınç yüzey büyük olduğu için az, sivri uçtaki basınç yüzey küçük olduğu için fazla olur.
Katı basıncını hesaplamak için uygulanan kuvvetin nereden geldiğini bilmek gerekir. Genellikle katı basıncından bahsederken katı bir cismin ağırlığının, cismin oturduğu yüzeye uyguladığı basınç kastedilir. Ama cismin üstüne bastırılabilir ya da cisme yukarı doğru bir miktar kuvvet uygulanabilir; bu durumlarda cismin ağırlığıyla aynı yönde uygulanan kuvvetleri de hesaba katmak gerekir.
Örneğin, yukarıdaki resimde dikdörtgenler prizması şeklindeki katı bloğun yerde duruken üç farklı durumu görülüyor.
İlk durumda yerin yüzeyine uyguladığı basınç:
P = \frac{G}{A}İkinci durumda üstüne bastırılıyor, uygulanan dış kuvvet ağırlıkla aynı yönde, bu durumda basınç:
P = \frac{G+F}{A}Üçüncü durumda ise blok yukarı doğru çekiliyor, uygulanan kuvvetin ağırlıktan daha az olduğu durumda basınç:
P = \frac{G-F}{A}Eğer üçüncü durumda uygulanan kuvvet ağırlığa eşit ya da ağırlıktan daha büyük olsaydı, basınç sıfır olurdu. (Neden? Yorumlara cevabınızı yazabilirsiniz.)
Yer çekimi olmayan yerde katı basıncı oluşur mu?
Hatırlayalım: basıncın tanımı, kuvvetin yüzey alanına oranıydı. Eğer kuvvet varsa basınç oluşur. Yer çekimsiz ortamda bir cismin ağırlığı sıfır olur, dolayısıyla ağırlıktan dolayı bir basınç oluşmayabilir. Ama cisme başka bir kuvvet uygulanırsa oluşabilir.
Katılarda basınç kuvveti sadece aşağıya doğru mu olur?
Eğer katı bir cismin üzerine başka bir kuvvet uygulanmıyorsa, katının uyguladığı basınç kuvvetinin yönü aşağı doğru olur, çünkü ağırlığının yönü aşağıya yani yere doğrudur. Bu durumda cismin yanlarına bir basınç kuvveti uygulanmaz. Ama katı bir cismi duvara doğru iterseniz, cisim duvarın yüzeyine basınç uygular. Bu durumda basıncı hep bulduğumuz gibi P = F/A formülüyle hesaplayabiliriz.
Katılarda basınç kuvveti
Katılarda basınç kuvveti katının bir başka cisme temas ettiği yüzeye uygulanan basınçla yüzey alanının çarpımına eşittir: F = P x A. Basınç kuvveti vektörel bir büyüklüktür, birimi Newton (N)’dur.
Katı basıncı günlük hayat örnekleri
Bıçaklar keskin olsun diye bilenir. Bilemek bıçağın kesen tarafının yüzey alanını küçülterek aynı kuvvetle daha fazla basınç uygulamayı sağlar. Jiletler ve neşterler yüzey alanları çok küçük olduğu için çok az kuvvet uygulayarak çok yüksek basınca ulaşmayı mümkün kılar. Kaliteli jiletler keskin olur, sakal traşı olurken yüzünüze bastırmanız gerekmez.
Raptiyeler de katı basıncının kontrol edilmesi sayesinde çalışır. Raptiyenin sivri ucunun yüzey alanı küçük olduğu için uygulanan kuvvet yüksek bir basınca neden olur. Böylece raptiye mantar panoya saplanır. Raptiyenin parmağınızı bastırdığınız yüzeyinin alanının geniş olması bu noktadaki basıncın düşük olmasını, böylece siz bastırırken raptiyenin elinize batmamasını sağlar. Çiviler ve toplu iğneler de aynı prensiple çalışır.
Ceviz kıracağı da katı basıncı kullanılarak tasarlanmıştır. İçindeki sivri uçlu iğnelerin yüzey alanları küçük olduğu için az kuvvetle yüksek basınç uygular. Böylece ceviz kırılır.
Zemin sıkıştırma makineleri yani yol silindirleri de katı basıncı prensibi kullanılarak tasarlanmıştır. Silindirin yola değen kısmının yüzey alanı çok küçüktür. Ağırlığı da yüksektir. Bu nedenle yere uyguladığı katı basıncı da yüksek olur.
Silindirin yanyana eklenmiş çemberlerden oluşur. Bu çemberlerin yere değen noktaları bir doğru oluşturur. Eğer bu çemberler matematikteki gibi mükemmel olsalardı yere değen noktalarının alanı sıfır olurdu, noktaları birleştiren doğrunun da kalınlığı ve dolayısıyla alanı sıfır olurdu. Eğer bu yol silindiri mükemmel çemberlerden oluşsaydı yere uyguladığı basınç sonsuz olurdu. Ama gerçek yaşamda mükemmel çemberler olmadığı için,yol silindirinin yere değen yüzeyinin küçük de olsa bir alanı var.
Bundan önceki örnekler yüzey alanını küçülterek katı basıncını artırmaya yönelikti. Kar ayakkabılarında amaç yüzey alanını artırarak basıncı azaltmaktır. Eğer normal ayakkabıyla derin kara basarsanız dizinize kadar gömülürsünüz. Ama kar ayakkabısının yüzey alanı geniş olduğu için ağırlığınızı yayar ve basıncı azaltır, böylece kara batmadan yürüyebilirsiniz.
Katı basıncı örnek sorular ve çözümleri
Filin ve sivri topuklu kadının uyguladığı katı basıncı
Kütlesi 4 ton olan bir fil mi yoksa kütlesi 55 kg olan sivri topuklu ayakkabı giymiş bir kadın mı yürürken yere daha çok basınç uygular?
Çözüm:
Filler yürürken hep iki ayakları aynı anda yere basar. Dolayısıyla ağırlıklarının iki ayaklarının toplam yüzey alanına oranı yere uyguladıkları katı basıncını verir.
Önce filin ağırlığını bulalım:
Gfil = mfilg
Gfil = 4000 kg x 10 m/s2
Gfil = 40000 N
Filin bir ayağının ortalama yüzey alanı:
Atek ayak = 0,025 m2
İki ayağının yüzey alanı:
A = 2 x 0,025 m2 = 0,05 m2
Filin yere uyguladığı basınç:
P_{fil}= \frac{G_{fil}}{A}P_{fil}= \frac{40000 \space N}{0,05 \space m^2}Basıncın birimi N/m2‘nin Pascal (Pa) olduğunu biliyoruz.
Pfil = 800000 Pa = 800 kPa
İnsanların, fillerin aksine, yürürken yalnızca bir ayakları yere değer, ayrıca önce topukları yere değer. Bu nedenle yürüyen kadının yere uyguladığı basıncı bulmak için, ağırlığını bir ayakkabısının topuğunun yüzey alanına bölmemiz gerekir.
Kadının ağırlığını bulalım:
Gkadın = mkadıng
Gkadın = 55 kg x 10 m/s2
Gkadın = 550 N
Sivri topuklu bir ayakkabının topuğunun alanı 2 cm2 civarıdır. Bunu m2‘ye dönüştürelim.
A = 2 cm2 = 2 x 10-4 m2
Şimdi basıncı bulalım:
P_{kadin}= \frac{G_{kadin}}{A}P_{kadin}= \frac{550 \space N}{0,0002 \space m^2}Pkadın = 2750000 Pa = 2750 kPa
Kadının yürürken yere uyguladığı basınç filinkinin yaklaşık 35 katı çıktı.
Çivili yatağın uyguladığı katı basıncı
Aşağıdaki resimdeki balon, üzerinde 100 tane çivi olan bir tahtaya bastırılmasına rağmen patlamıyor. Oysa tek bir çiviye bastırıldığında balon patlıyor. Bu durumu nasıl açıklarsınız?
Çözüm:
Bastıran elin uyguladığı kuvvet 10 N olsun.
Bir çivinin yüzey alanı yaklaşık 5 mm 2‘dir.
A1 çivi = 5 x 10-6 m2
100 çivinin yüzey alanı:
A100 çivi = 500 x 10-6 m2 = 5 cm2
Basınçları oranlarsak:
P_{1 \space civi} = \frac{10 \space N}{5 \times 10^{-6} \space m^2} = 2000 \space kPaP_{100 \space civi} = \frac{10 \space N}{5 \times 10^{-4} \space m^2} = 20 \space kPaUygulanan kuvvet 100 çivinin yüzeyine dağıldığı için basınç azalır.
Çivili yataklar da böyle çalışır. Şu video gayet güzel gösteriyor.
Basınç ile ilgili Fizik Kazanımları
Basınç ve basınç kuvveti kavramlarının katı, durgun sıvı ve gazlarda bağlı olduğu değişkenleri açıklar.
- Öğrencilerin, günlük hayattan basıncın hayatımıza etkilerine örnekler vermeleri sağlanır. Basıncın hâl değişimine etkileri vurgulanır.
- Katı ve durgun sıvı basıncı ve basınç kuvveti ile ilgili matematiksel hesaplamalar yapılmaz.
- Torricelli deneyi açıklanır ve kılcallık ile farkı belirtilir.
- Basınç etkisiyle çalışan ölçüm aletlerinden barometre, altimetre, manometre ve batimetre hakkında bilgi verilir.
- Gaz basıncında ve Pascal Prensibi’nde matematiksel hesaplamalara girilmez.
Kaynaklar
Online Fizik Kitabı:
Katı Basıncı
Katı basıncı, katı cisimlerin yüzeye uyguladıkları dik kuvvete verilen isimdir. Örneğin masanın ayaklarının yere teması veya yürürken yere yaptığımız kuvvet bunların hepsi basınca örnek teşkil eder. Sıvı basıncından farklı olarak, katı basıncında cismin yoğunluğu değil ağırlığı göz önüne alınır. Her ikisinde de yoğunluk ve kütle arttıkça basınç da artar. Katı Basıncı, günlük hayatta pek çok yerde katı basıncından yararlanırız. Bir çiviyi duvara çakarken çivinin sivri ucunun duvara kolayca girdiğini görürüz. Yani kullandığımız çivinin ucu ne kadar sivri ise o kadar kolay bir şekilde duvara saplanır. Bunun sebebi basınç ile yüzey alanının ters orantılı olmasıdır. Bununla birlikte çiviye uygulanan kuvvet artarsa çivinin duvara girmesi kolaylaşır. O zaman kuvvetle basınç arasında ise doğru orantı vardır diyebiliriz. Kısaca;
Daha iyi kavramak için konuyu birkaç örnekle pekiştirelim. Basıncı artırmak için kuvveti artırıp yüzey alanını da azaltmak gereklidir. Örneğin:
Katı basıncı azaltmak içinde kuvveti azaltıp yüzey alanını artırmak gereklidir. Örneğin:
Basıncın formülüne gelecek olursak, katı cisimlerde basınç; kuvvetin yüzey alanına bölümü ile elde edilir. Uygulanan kuvveti N (Newton), yüzey alanını ise m² (metrekare) olarak alırsak sonuç P (Pascal) cinsinden çıkar. Yani: N bölü m² eşittir P formülünü verecektir. Son Güncelleme : 20.06.2023 09:35:04 Katı Basıncı ile ilgili bu madde bir taslaktır. Madde içeriğini geliştirerek Herkese açık dizin kaynağımıza katkıda bulunabilirsiniz. |
2 Yorum Yapılmış "Katı Basıncı" çok teşekkürler çok işime yaradı İrem. 12.10.2018 20:18:40 CEVAP YAZ Hic bisey anlamadim Orhan. 22.12.2020 20:14:57 CEVAP YAZ |
|
| Santral Venöz Basınç |
| Santral venöz basınç, vücut içerisinde bulunan torakstaki basıncı ile sağ atriyum içerisinde bulunan basıncın ölçümleri ile alakalıdır. CVB olarak bu ölçüm ile kalbin sağ tarafında bulunan ventriküllerin durumu hakkında bilgi almak için kullanılır. A... |
|
| Lastik Basıncı |
| Lastik Basıncı, Tekerlekli araçların yol alabilmesi için geliştirilmiş olan lastiklerin doğru kullanımı çok önemlidir. Lastik takılı bulunduğu aracın daha rahat yol almasını sağlar. Seyir halindeki aracın tüm donanımlarının işleyişi kadar lastiklerin... |
|
| Lastik Hava Basıncı Tablosu |
| Lastik hava basıncı tablosu, araçlarda kullanılan araba lastiklerinin basıncının doğru şekilde ayarlanması son derece önemlidir. Bu noktada sürüş güvenliği sağlanırken, aracın kontrol seviyesi üst düzeye ulaşır. Lastiklerin hava basıncının normal şek... |
|
| Basınç Çeşitleri |
| Basınç Çeşitleri, Birçok gazdan meydana gelmiş olan atmosferde yer alan gazların birim alana dik şekilde etki ettiği kuvvet miktarına basınç denir. Yeryüzüne etki eden kuvvetlerin toplamının yüzey alanına bölünmesi sonucu bulunan basınç barometre ile... |
|
| Termik Basınç |
| Termik Basınç; Gaz halinde bulunan ametal elementlerin moleküler yapıları ısı kaynaklarına yakınlaştıkça genleşirler. Bu genleşmeden Dünya Atmosferinde bulunan gazlar da etkilenir. Gaz molekülleri içine giren Güneş ısısı molekülün ısınarak genişlemes... |
|
| Alçak Basınç Özellikleri |
| Alçak basınç özellikleri, atmosfer çeşitli gazların karışımından meydana gelmektedir. Gazlarında bir ağırlığı vardır. Atmosferdeki bütün gazların, yere uygulamış olduğu basınçların toplamına hava veya atmosfer basıncı denilmektedir. Basıncı ölçen ale... |
|
| Basınç Kuvveti Nedir |
| Basınç Kuvveti Nedir, çoğunlukla bir yüzey üzerine kuvvet uygulandığı zaman zeminde yapacağı etki yalnızca kuvvetin büyüklüğü ile alakalı değildir. Aynı zamanda kuvvetin uygulamış olduğu basınç yüzey üzerindeki bu etkisi bazen çok büyük bazen de küçü... |
|
| Sistolik Kan Basıncı |
| Sistolik Kan Basıncı, kalbin kanı pompalarken damar duvarında oluşturduğu, basınca kan basıncı ya da tansiyon adı verilmektedir. Kan basıncı için belirlenmiş olan normal değerler bulunmaktadır. Kan basıncı istenilen değerlerin üzerinde ise hipertansi... |
|
| Atmosfer Basıncı |
| Atmosfer basıncı, atmosferin oluşmasını sağlayan gazların ağırlıkların cisimlerin üzerine yaptıkları kuvvet uygulamasını atmosfer basıncı adı verilmektedir. Bilindiği gibi atmosfer basıncı öncelikli olarak barometre ile ölçülür. Daha sonra milibar bi... |
|
| Nabız Basıncı |
| Nabız Basıncı, nabız basıncı herkeste yaşanan sağlık durumudur. Vücudun kan basıncının yükselip, düşmesine tansiyon denir. Kalp vücut içinde devamlı kan üretir ve kalp günlük belirli oranda kan miktarı ile atar damar arasındaki hareketini sağlar. Kan... |
|
| Basınç Türleri |
| Basınç Türleri; Basınç türlerine geçmeden önce basınç konusunu tanımlayalım. Basınç, birim alan başına etki eden kuvvet miktarı olarak tanımlanmaktadır. Basınca kuvvetin etkisidir de diyebiliriz. Şimdi basınç türlerini açıklayalım.Sıvı Basıncı; Bütün... |
|
| İklim Elemanları Basınç |
| İklim Elemanları Basınç; İklim; Hava olaylarının yeryüzüne herhangi bir bölümünde ortak olarak meydana getirdikleri etkilerin uzun süre boyunca gözlemlenmesidir. İklim elemanları; sıcaklık, basınç, rüzgarlar, nemlilik ve yağıştır. İklim Elemanları Ba... |
| Yüksek Basınç Özellikleri |
| Basınç Kuvveti |
| Su Basıncı |
| Kombi Su Basıncı |
| Kombi Basınç Düşmesi |
| Kan Basıncı |
| Kan Basıncı Ölçümü |
| Basıncı Etkileyen Faktörler |
| Asor Yüksek Basınç |
| Termik Yüksek Basınç |
| Basınç Hacim İlişkisi |
| Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı |
| Basıncın Hal Değişimine Etkisi |
| Basınç Yaraları |
| Katılarda Basınç |
| Eş Basınç |
| Basınç Düşürücü |
| Sıvı Basıncı Nelere Bağlıdır |
| Santral Venöz Basınç |
| Lastik Basıncı |
| Lastik Hava Basıncı Tablosu |
| Basınç Çeşitleri |
| Termik Basınç |
| Alçak Basınç Özellikleri |
| Basınç Kuvveti Nedir |
| Sistolik Kan Basıncı |
| Atmosfer Basıncı |
| Nabız Basıncı |
| Basınç Türleri |
| İklim Elemanları Basınç |
Popüler İçerik |
Basıncın Hal Değişimine Etkisi Basıncın Hal Değişimine Etkisi, Birim yüzeyine etkisini dik olarak gösteren kuvvete basınç denilmektedir. Bu durumda basınç bu kuvvet maddelerini oluş... |
Basınç Yaraları Basınç yaraları, vücutta bası sonucunda meydana gelen yaralar olmaktadır. Bu yaralara eskiden ''decubitis ülser'' denmekteydi. Buradaki decubitis keli... |
Katılarda Basınç Katılarda basınç, maddeleri ağırlıklarından dolayı temas ettikleri yüzeye basınç uygular. Basınç ile birlikte kuvvet uygulandığı belirtilirken birim y... |
Eş Basınç Eş basınç, coğrafya alanında kullanılan yöntemler arasında bulunurken; bir diger ismi ise İzobar olarak tanımlanmaktadır. Hava basıncı eşit olan nokta... |
Basınç Düşürücü Basınç düşürücü, büyük su borularının içerisinde uygulanması gereken basınç düşürücü ile birlikte suyun yarattığı basıncının düşmesi sağlanır. Günümüz... |
Sıvı Basıncı Nelere Bağlıdır Sıvı Basıncı Nelere Bağlıdır, Sıvılar da katılar gibi ağırlıklarından dolayı basınç yapar ilkesini hatırlatmak gereklidir. İki gurupta yer alan cisiml... |